Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 03
Еще одно удивительное свойство льда откроется нам, если мы прижмем две льдышки друг к другу: скользкие поверхности, сложенные вместе, на наших глазах склеятся! Отчего?
Как мы уже выяснили, поверхность любого куска льда представляет собой слой слабо связанных между собой молекул. Когда мы прижимаем куски льда, ничто не мешает этим молекулам крепко сцепиться, соединив льдышки надежнее, чем клей «Момент».
Это свойство льда и снега мы используем, когда лепим снежки. А эскимосы, к примеру, строят целые снежные дома — иглу. Если бы снег был «сухим», то крыши подобных жилищ обвалились бы на их головы.
Лед греет атмосферу
Итак, мы установили, что поверхность льда покрыта тонким слоем влаги. Это свойство не только помогает нам насладиться зимними играми, оно, ко всему прочему, еще и способно разогреть нашу планету. Свидетельство чему — озоновая дыра, разверзшаяся над Южным полушарием.
Важную роль в ее появлении играют ледяные облака, плывущие в 35 километрах над землей. Антарктической зимой кристаллики льда улавливают соединения хлора и накапливают их до весны. «А когда Солнце начинает светить все ярче, частички льда ведут себя подобно катализатору», — поясняет физик Алексей Глебов, сотрудник Института исследования течений при Обществе им. Макса Планка (Геттинген, Германия).
По вине этих льдинок распадаются хлористые соединения, и в атмосферу устремляются многочисленные атомы хлора — агрессивные частицы, разрушающие молекулы озона. Если бы поверхность кристалликов льда была твердой, этого не случилось бы: соединения хлора попросту отскакивали бы, словно мячи от стенки.
Так лучи света отражаются от поверхности льда.
Нормальный лед плавает в воде, ведь в его кристаллах молекулы расположены вовсе не так плотно, как в самой воде.
Тот, который не тонет
Когда мы говорим в обиходе «лед», нам следовало бы уточнить, что мы имеем в виду «лед lh». Ведь при более низких температурах и более высоких давлениях мы будем иметь дело с другими типами льда. Сколько всего их, не знает никто. Пока насчитали около двух десятков, в том числе «аморфный лед», который, как полагают, существует в космосе.
Некоторые формы льда (VI и VII) образуются даже при плюсовых температурах. Но происходит такое лишь при сверхвысоких давлениях.
Удивительно, но лишь одна из известных модификаций льда не тонет в воде — разумеется, та самая, с которой мы все хорошо знакомы. Ее плотность равна 0,931 г/куб. см, в то время как плотность воды достигает 1 г/куб. см.
Причина кроется в особенности строения: в кристаллах льда молекулы располагаются очень свободно; между ними имеются огромные зазоры. Если все другие вещества, замерзая, сжимаются, то вода, превращаясь в твердое вещество, расширяется. Ее объем растет, а масса остается неизменной. Так возникает «рыхлая» и легкая структура.
Насколько она важна, показывает простой мысленный эксперимент. Представим себе, что вода перестала расширяться при замерзании. Как изменится наш мир? Зимой перестали бы лопаться водопроводные трубы. Без малейших колебаний мы ставили бы в морозильник банки с пивом или минеральной водой, не боясь, что они лопнут. Наконец, плавать в полярных морях можно было бы без всякой опаски, и знаменитый «Титаник» никогда бы не потонул, поскольку в Атлантическом океане невозможно было бы сыскать ни единого айсберга — горы льда опускались бы на дно, как свинцовые грузила.
Казалось бы, все хорошо. Но есть следствие и похуже. Легко догадаться, что полярных медведей и прочих обитателей Арктики перемена модификации льда ничуть не обрадовала бы. Их жизненное пространство сузилось бы до небольших островов, раскиданных по Северному Ледовитому океану — льдин, по которым они бродят сегодня по всей Арктике, не стало бы.
Погибли бы и рыбы, населяющие реки и озера. Ведь эти естественные водоемы в зимнюю пору промерзали бы до дна. Толща воды, каменея, ледяными тисками сдавливала бы всех обитателей. В наше время рыбы благополучно выживают зимой лишь потому, что лед, покрывая поверхность реки или озера, надежно защищает их от холода. Ведь у дна водоема температура не опускается ниже +4 С.
И наконец, самое плохое следствие — на Земле начался бы всемирный потоп.
Сейчас льды, покрывающие приполярные области, содержат многочисленные пузырьки воздуха. Потому они и не прозрачны, а окрашены в белый цвет, благодаря чему почти идеально отражают солнечные лучи. Если же огромные массы льда потонут в водах морей, общая поверхность Земли станет гораздо темнее. Она будет интенсивнее поглощать солнечный свет, земная атмосфера разогреется. Постепенно растают материковые льды, покрывающие Антарктиду. Уровень океана катастрофически возрастет, так что многие портовые города скроются под толщей воды.
Лед к тому же… течет!
Впрочем, и с нетонущим льдом нам загадок хватает.
Все, например, знают, что ледники… текут? Рассмотрим это на примере Антарктиды. Обычно на ледяном континенте наблюдается стабильное равновесие. Выпавший снег под тяжестью собственного веса спрессовывается в лед. Огромные его массы медленно соскальзывают с антарктических гор в сторону океана со скоростью 10 метров в год. Возле воды застывшие глыбы разламываются; так образуются айсберги.
Однако это бывает не всегда и не везде. На фотографиях, сделанных спутниками, в западной части Антарктиды были обнаружены настоящие «реки льда». Они движутся в 50 раз быстрее, чем остальная его масса. Всего за сутки они перемещаются на целый метр. Ширина некоторых ледовых рек достигает полусотни метров, а глубина — одного километра! По сравнению с ними Нил или Амазонка покажутся ручейками.
Впрочем, иногда антарктические реки без всякой видимой причины застывают, останавливаются. Почему? «Мы не знаем даже, почему они текут», — замечает гляциолог Уильям Харрисон из Фэрбенксского университета (Аляска, США). — И уж тем более не понимаем, почему они замирают».
Град из космоса
До недавнего времени исследователи не знали ответа еще на одну загадку. Время от времени на поверхность нашей планеты начинают падать глыбы льда весьма солидных размеров. Не градины, нет, которые иной раз бывают с кулак, а куда более крупные куски льда весом порою в десятки килограммов.
Откуда они берутся? Первое объяснение, которое пришло на ум экспертам: дескать, это выбросы с пролетающих лайнеров, когда они опорожняют свои «закрома». Однако авиаторы опротестовали такое заключение: такого попросту не может быть, сказали они. А анализ глыб показал, что глыбы состоят из довольно чистой пресной воды.
Тогда кто-то вспомнил о «сумасшедшей» гипотезе американского исследователя Луиса Фрэнка, высказанной им еще в 1981 году, когда в руки ученых попали первые фотоснимки, сделанные в верхних слоях атмосферы спутником «Dynamics Explorer». Это были потрясающие по качеству фотографии, на которых, впрочем, имелся один изъян: там виднелось множество черных точек. Очевидно, дефект фотопленки, предположило большинство экспертов.
А вот Луис Фрэнк, профессор физики из Айовского университета, с этим не согласился. По его мнению, фотокамера запечатлела многочисленные космические «снежки», летящие в сторону Земли. Каждый день, по словам Фрэнка, нашу планету обстреливает около 30 000 ледяных комет. Глыбы эти высотой с дом испаряются, попав в атмосферу, и потому до сих пор их никто не замечал.
Смелое утверждение, не правда ли? Так можно объяснить не только появление водяных паров в атмосфере. За миллионы лет космические «снежки» принесли на Землю, наверное, столько воды, что все впадины и низменности ее рельефа покрылись бы океанами и морями! И можно предположить, что Земля — это пустой сосуд, без устали наполняемый Космосом!
Многие коллеги посчитали профессора Фрэнка фантазером. Его перестали приглашать на научные конференции, а его исследовательские планы и научно-популярные статьи по разным причинам отклонялись.
Но физик не сдавался. В 1997 году, вооружившись новой фотокамерой, он заснял на пленку неведомые многим светящиеся следы. Их-то и оставляли распадавшиеся снежные глыбы — те самые миникометы. Ученый был реабилитирован, стал знаменитостью.
Его гипотеза подтвердилась — вынуждены были признать самые ярые противники.
Публикацию по иностранным источникам подготовил А.ВОЛКОВ
КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА
Пришельцы погибли при взрыве сверхновой?
Почти полвека назад выдающийся итальянский физик Энрико Ферми — один из отцов атомной бомбы — задумался над проблемой, которую позже назвали «парадоксом Ферми». Вот вкратце ее суть.
